"МИС-РТ" - 2005. Сборник №36-3

Внутриклеточные механизмы лазерной терапии

Загускин Сергей Львович

д.б.н.
зав. лаб. хронобиологии
НИИ физики Ростовского госуниверситета
тел.(8632)-22-77-65, факс 43-40-44
zag@ip.rsu.ru

УДК 577.3:615.47+57.034

Лечебный эффект лазерного воздействия на уровне организма, органа и ткани определяется направленностью общеклеточных реакций, основным регулятором которых является изменение концентрация кальция в цитозоле. Универсальным акцептором и интегрирующим фактором внешнего воздействия являются фазовые золь-гель переходы в облучаемых клетках и биологических жидкостях. Тепловая диссипация поглощенной любыми первичными акцепторами энергии лазерного излучения, генерация активных форм кислорода, изменения кластерной структуры воды или общеклеточного колебательного контура кальций-циклические нуклеотиды способны изменять параметры золь-гель переходов. Для гарантии лечебного эффекта необходима автоматическая синхронизация лазерного воздействия с ритмами кровенаполнения ткани и энергообеспечения ответной реакции. При этом условии не нарушаются осмотические градиенты клетки с внешней средой и ритмы золь-гель переходов в клетке согласуются с ритмами микроциркуляции крови. Биоуправляемая лазерная терапия не раскачивает параметры гомеостизиса, а однонаправлено их нормализует, что исключает негативные реакции даже при малых резервах саморегуляции при тяжелых патологиях, у детей и пожилых людей.

Одной из причин неоправданного доминирования медикаментозной терапии относительно физиотерапии, в частности лазерной терапии, является неоднозначность и непредсказуемость для всех пациентов лечебного эффекта. На практике нередки случаи побочных реакций и передозировки при тех параметрах лазерной терапии, которые оказывали исключительно положительный эффект для большинства пациентов с аналогичным заболеванием. Более того, для одного и того же пациента положительный лечебный эффект при одном его исходном состоянии в одно время суток, в один день, в один сезон года может смениться при тех же параметрах воздействия в другое время и при другом исходном состоянии негативными реакциями. Такие факты хорошо известны опытным физиотерапевтам и свидетельствуют о недостаточности существующих представлений о механизмах лазерной терапии.

Инженеры, изготовители терапевтических лазеров, ждут от врачей обоснования оптимальных для всех пациентов параметров лазерного излучения для конкретных заболеваний. Рекомендуемые же дозы и плотности мощности в изданных руководствах отличаются на порядок и более даже для одного и того же заболевания. Изготовители аппаратов лазерной терапии вынуждены предлагать широкий выбор параметров, чем необоснованно усложняют и повышают стоимость лазерных аппаратов, выпуская в том числе и заведомо не эффективные излучатели и насадки.

Врачам же ясно, что одних клинических показателей для обоснования индивидуального дозирования лазерной терапии недостаточно. Врачи, эмпирически перебрав разные комбинации и условия, убеждаются в невозможности даже с помощью факторного дисперсионного анализа найти магические частоты и оптимальные для всех пациентов параметры лазерной терапии. Гарантировать эффективность лазерной терапии возможно, только разработав объективные критерии оптимальности параметров с привлечением методов биофизики, биохимии, физиологии, микробиологии, иммунологии, биокибернетики, цитологии, хронобиологии. Только поняв механизм действия лазерного излучения, можно определить оптимальные параметры терапевтических лазеров, специализированных (и значит более дешевых) для устранения конкретной патологии и обеспечения системного характера лечения. Только так можно совместить интересы фирм-производителей терапевтических лазеров с интересами врачей и больных, эффективность продаж и эффективность лечения, обеспечить конкурентоспособность отечественных терапевтических лазеров на мировом рынке.

Все показатели терапевтического действия лазерного облучения на уровне организма, органов и ткани достаточно подробно изучены и могут быть выведены из реакций на уровне клеток и биологических жидкостей. Интегральная же реакция клетки любого типа на внешние воздействия, включая и лазерное, определяется системой вторичных внутриклеточных посредников, образующих общеклеточный колебательный контур: циклические нуклеотиды — кальций цитозоля — кальций связывающие белки [15]. В разных типах клеток существуют разные по емкости и кинетике кальциевые депо, в которых происходит энергозависимая аккумуляция кальция и его высвобождение в цитозоль при внешних воздействиях наряду с возможным вхождением кальция из внешней для клетки среды (рис.1).


Схема клеточного ответа на внешние воздействия

Переходной процесс в клетке в ответ на внешнее воздействие может сопровождаться разным соотношением фаз увеличения и снижения концентрации кальция в цитозоле (Саi). Увеличение Саi повышает проводимость клеточной мембраны для калия, что приводит к гиперполяризации клетки, торможению ее функции и обмена [14]. Снижение Саi ниже порядка 1 мкМ обеспечивает активацию функции, пластического и энергетического обмена, необходимых для лечебного эффекта. Отсюда следует, что все факторы, способствующие существенному снижению Саi в клетке, должны учитываться при выяснении механизмов лазерной биостимуляции. Однако снижение Саi может быть следствием не только превышения энергозависимого связывания кальция над его входом в клетку и освобождением из различных депо, но и следствием увеличения воды (разжижением цитоплазмы) за счет разрушения коллоидных мицелл, перехода части геля в золь в компартментах клетки.

На уровне клетки в ответ на лазерное облучение обнаружены изменения самых различных показателей функции, энергетического и пластического обмена [8]. Основанные на них гипотезы о механизме лазерного воздействия исходят из фактов наличия в клетке первичных акцепторов лазерного излучения для определенных длин волн. В качестве фотоакцепторов для лазерного облучения видимого диапазона могут выступать порфирины, цитохромы, каталаза, пигменты и т. д. Однако даже высокая корреляция изменений показателей энергетического обмена, ДНК, проводимости мембраны с интенсивностью лазерного воздействия не доказывают первичность этих изменений и прямую зависимость от них изменений Саi и направленности общеклеточной реакции. Нельзя с этих позиций объяснить более высокую чувствительность к лазерному облучению инфракрасного диапазона самых различных клеток по сравнению красным. Поглощение ферментами лазерного излучения не стимулирует их активность, а снижает их адаптивную регуляцию в биохимических циклах.

Прайминг (активация) лейкоцитов благодаря поглощению лазерного излучения видимого диапазона порфиринами [9] может способствовать лечебному эффекту, однако при других условиях или других параметрах лазерного воздействия возможно торможение функции этих клеток. Наоборот, для лечебного эффекта при воздействии на другие форменные элементы крови — тромбоциты необходимо торможение их функции (агрегации). Порфирины не являются первичными акцепторами для ИК диапазона лазерного излучения. Хотя локальный нагрев и гидродинамический удар в объеме компартмента клетки возможен, вряд ли при плотности мощности порядка 1 мВт /смлазерное воздействие видимого и ИК диапазонов может непосредственно и избирательно воздействовать на механорецепторы и терморецепторы кожи. Исключение составляют рецепторы сетчатки глаза для видимого диапазона лазерного излучения.

Не вызывает сомнения, что лазерное облучение вызывает структурную альтерацию биологических жидкостей и образование синглетного кислорода [7]. Однако сводить эффект биостимуляции только за счет поглощения лазерного излучения кислородом нет оснований. В случае только этого механизма лечебный эффект должен бы быть существенно выше при длине волны 1,26 мкм по сравнению с другими длинами волн вне максимума образования синглетного кислорода. Лечебный эффект при акцепции лазерного излучения только кислородом должен быть резко различным при внутривенном облучении и при облучении ткани с низким уровнем микроциркуляции, различным в ткани в состоянии гипоксии и в состоянии артериальной или венозной гиперемии. Однако, по нашим данным, эффективность лечения достигается за счет адекватного соотношения глубин модуляции уровня воздействия по сигналам с датчиков пульса, дыхания и тремора и восстановления тем самым баланса гемодинамики артериальной и венозной частей капиллярного русла [6].

Изменение кластерной структуры воды и образование синглетного кислорода не может не влиять на образование и распад мицелл при фазовых переходах коллоидных гель-золь структур и, следовательно, на количество растворителя (золь) и концентрацию кальция в цитозоле (рис.1). Все другие первичные акцепторы лазерного излучения соответствующих длин волн также в результате тепловой диссипации поглощенной энергии и локального повышения температуры даже на сотые доли градуса способствуют разжижению цитоплазмы в объеме от 0,5 мкми более. Согласно нашей гипотезе, переход части геля в золь (разжижение протоплазмы) даже в отдельном или в нескольких компартментах клетки является универсальным интегрирующим фактором поглощения лазерного изучения любой длины волны, определяющим изменение Саi и, следовательно, направленность общеклеточной реакции.

Длины волн ИК диапазона, слабо поглощающихся водой, непосредственно поглощаются гелем и вызывают переход геля в золь, что объясняет глубокое проникновение лазерного излучения этих длин волн и их высокую эффективность. Длины волн ИК диапазона с сильным поглощением водой (СОлазер) не оказывают при тех же плотностях мощности и длительности воздействия таких же эффектов биостимуляции. Однако в области мм излучения при КВЧ-терапии возможно непосредственное влияние на структуру мембран с изменением их проницаемости [4], что не может не отразиться на концентрации кальция в цитозоле и зависящего от него золь-гель перехода. Сопоставление одинаковых доз разных длин волн поэтому не правомочно. Для длин волн видимого диапазона лазерного излучения, энергия фотонов которых меньше энергии разрыва внутримолекулярных связей, а плотность мощности может вызвать только конформационные изменения макромолекул, возможен временный локальный нагрев в месте первичного поглощения, что влияет на гель-золь переходы. Изменения водородных связей и кластерной структуры воды также, но уже непосредственно влияет на соотношение золя и геля (рис.1).

Согласно приведенной схеме (рис.1), усиленный на 4 порядка ответ по сравнению с плотностью мощности внешнего воздействия возможен при циклотронном резонансе для кальция [10,13]. Внешние воздействия могут влиять на транспорт кальция через плазматическую мембрану, его высвобождение из внутриклеточных депо и концентрацию в цитозоле. В определенной полосе интенсивностей шума увеличение концентрации кальция в цитозоле в узкой области частот происходит по механизму стохастического резонанса [2]. Однако, как отмечают авторы, при этом необходимо, чтобы форма модулирующего сигнала коррелировала с формой собственных колебаний в клетке.

Аналогичный механизм восприятия сверхслабых внешних воздействий в диапазоне мм волн обоснован О. П. Резунковой [12]. Спектр действия мм КВЧ-излучения представляет собой по данным автора не что иное, как вращательный спектр молекул цАМФ, обусловленный переходами между квантовыми уровнями вращательной энергии. Он лежит в мм области и имеет дискретный многокомпонентный характер. Возможно, что и другие компоненты системы циклических нуклеотидов, от которых зависят эффекты лазерной терапии [1], могут служить акцепторами мм излучения. Другие факторы, оказывающие параметрическое влияние на золь-гель переходы подобно кальцию цитозоля и циклическим нуклеотидам (рис.1), также могут резко повышать чувствительность клетки к внешним физическим воздействиям. Это касается кластерной структуры воды и активных форм кислорода (АФК). Внешние воздействия должны, однако, проводится синхронно с ритмами структуры воды и (или) с ритмами золь-гель переходов. В случае их рассогласования в пределах гомеостатического коридора допустимых отклонений без потери устойчивости клетки ритмы золь-гель переходов подстраивают ритмы кластерной структуры воды и наоборот. Для поддержания нормальной жизнеспособности клетки и ее функции необходима нормализация спектра ритмов золь-гель переходов в различных компартментах клетки. Увеличение концентрации кальция в цитозоле при его вхождении в клетку или высвобождении из внутриклеточных депо способствует переходу золя в гель (желатинизации). Генерация АФК при внешнем воздействии и усиление энергетического и пластического обмена при энергозависимом связывании кальция и уменьшении его концентрации в цитозоле поддерживает переход геля в золь (разжижение цитоплазмы). АФК способны нарушать водородные и другие химические связи в коллоидных мицеллах. По нашим данным повышение лечебной эффективности при значительном снижении плотности мощности было получено при лазерном воздействии с длиной волны 1,26 мкм и несущей частотой 22,5 кГц, соответствующей максимуму образования синглетного кислорода [6].

Таким образом, вне зависимости от природы первичных акцепторов лазерного излучения различных длин волн главным интегрирующим фактором, определяющим направленность общеклеточной реакции в сторону биостимуляции или преобладания деструктивных процессов, являются фазовые золь-гель переходы коллоидных структур клетки [5]. Экспериментально нами изучены ритмы этих переходов в диапазоне дискретного спектра периодов от 100 мкс до года (сезонных изменений). Они определяют все виды внутриклеточной подвижности. Переходы второго рода организуют направленность потоков веществ в клетке, а переходы первого рода — конечный результат регуляции Саi в объеме части компартментов или всей клетки. Вызванное внешним воздействием высвобождение кальция может вызывать переход золя в гель и обратный эффект торможения функции и обмена в клетке. Гистерезисная зависимость золь-гель переходов от локальной температуры, концентрации Саi и АТФ объясняет явления суммации подпороговых воздействий и триггерные реакции клетки. В пользу нашей гипотезы свидетельствует также высокая чувствительность коллоидов in vitro к изменениям температуры и электромагнитных полей (тесты Пиккарди).

Использование одновременно лазерных и светодиодных воздействий разных областей спектра с первичными акцепторами разной природы снижает суммарную эффективную плотность мощности. Неаддитивность эффекта квантовой терапии по сравнению с лазерным облучением одной длины волны увеличивает вероятность биостимуляции различных тканей и органов. Режим биоуправления в лазерной и квантовой терапии с автоматической синхронизацией воздействия с фазами увеличения энергообеспечения ответных реакций (фазы увеличения кровенаполнения ткани с открытием капилляров над клетками с повышенной чувствительностью) расширяет терапевтический диапазон интенсивностей и гарантирует лечебный эффект. Более слабые воздействия становятся эффективными, а более сильные еще не вызывают побочных эффектов и передозировки.

Ритмы золь-гель переходов в клетках имеют варьирующие периоды и не могут резонировать на гармонические или фиксированные с одинаковым периодом воздействия, используемые в большинстве лазерных терапевтических аппаратов. Однако они синхронизованы и фрактально согласованы с ритмами кровенаполнения ткани, а режим биоуправления лазерным (квантовым) воздействием по сигналам с датчиков пульса и дыхания пациента не нарушает осмотических градиентов между клетками и средой и обеспечивает биостимуляцию в более широком диапазоне параметров лазерной терапии. Переходы гель-золь в эритроцитах и коллоидах плазмы крови обеспечивают деформацию и прохождение эритроцитов по капиллярам, нормализуют реологические свойства форменных элементов и вязкость крови.

Согласно гипотезе ряда других авторов [11], эффект лазерной биостимуляции проявляется при условии согласования пространственного распределения интенсивности поля лазерного облучения (спекл-структуры) со структурой биологического объекта, характеризующейся конформационными состояниями макромолекул. Однако конформационные изменения макромолекул не могут непосредственно определять общеклеточную интегральную реакцию биосинтеза, но в тоже время они влияют на параметры ритмов золь-гель переходов через кластерную структуру воды и устойчивость коллоидных мицелл. Пространственная реорганизация лазерного излучения первым слоем живых клеток обеспечивается не конформационным состоянием "хороших" макромолекул, а фрактальной организацией золь-гель структур, ритмы которых также фрактально согласованы с ритмами микроциркуляции крови и энергообеспечения.

Указанный механизм может лежать в основе эстафетной передачи сигналов к глубоко расположенным клеткам облучаемой ткани, причем ретрансляция может поддерживаться как акустическими сигналами, возникающими при гидродинамическом ударе при фазовом переходе золя в гель, так и излучением в видимом и ИК диапазоне по типу излучения в УФ диапазоне по А. Г. Гурвичу при золь-гель переходах в ядре клетки при митозе. В режиме биоуправления синхронизация лазерного излучения с ритмами центрального кровотока, как показали наши исследования методом доплеровской флоуметрии, уже в первую минуту приводит к нормализации всегда нарушенного в месте патологии спектра ритмов микроциркуляции крови. Продолжение лазерного воздействия в месте патологии в режиме биоуправления автоматически синхронизует общеклеточные реакции с фазами ритмов увеличения их энергообеспечения, способствует распространению эффекта биостимуляции на глубоко расположенные клетки, но не через возбуждение ансамблей макромолекул, как считают авторы [11], а благодаря синхронизации ритмов золь-гель структур в ансамбле клетках с повышенной чувствительностью в данный момент.

Таким образом, для гарантии биостимуляции и положительного лечебного эффекта необходим автоматический учет исходного состояния клеток, иерархии ритмов золь-гель переходов и фаз ритмов энергообеспечения ответных реакций, что возможно при методически правильном использовании режимов биоуправления. Обычная лазерная терапия, расшатывая параметры гомеостазиса, может вызвать биостимуляцию и лечебный эффект по типу регуляции по отклонению только при достаточных резервах саморегуляции и только в достаточно узком диапазоне параметров, так как терапевтический диапазон зависит от фаз биоритмов пациента. При тяжелой патологии и сниженной гомеостатической мощности (дети, пожилые люди) знак реакции на лазерное воздействие зависит от исходного состояния клеток, органа и организма, поэтому для биостимуляции необходима регуляция по возмущению в режиме биоуправления с устранением десинхронозов и согласованием ритмов не только в месте патологии, но и с устранением компенсаторных нарушений гомеостазиса в других органах и системах организма.

Главное специфика биологических объектов — это постоянная изменчивость их свойств и, следовательно, ответных реакций. Прогнозировать эти изменения так же, как изменения физических объектов на основе теории колебаний, невозможно, так как все биоритмы имеют переменные периоды и не сводятся к суперпозиции гармонических колебаний. Дальнейший прогресс лазерной техники в биологии и медицине по этой причине связан с системами автоматического регулирования параметров лазерного излучения и с использованием в биообъектах обратных связей.

Предложено много способов индивидуального дозирования и оценки эффективности лазерной терапии, например, по реакциям плазмы и форменных элементов крови, по показателю преломления проб сыворотки крови, по изменению активности ферментов энергетического обмена в периферической крови, по увеличению в крови содержания Т-хелперов, по величине хемилюминесценции плазмы крови и др. Однако ни один из этих методов не позволяет однозначно определить оптимальные параметры лазерного воздействия для всех пациентов даже для одного вида заболевания. Причиной этого является большая индивидуальная вариабельность чувствительности и ее колебания с различными непостоянными периодами. В этих условиях оптимальные параметры лазерной терапии можно определить, только используя обратные связи в интерактивном режиме хронодиагностики и автоматической индивидуальной синхронизации лазерного воздействия с изменениями такой чувствительности по показателям, оперативно регистрируемых на уровнях клетки, ткани, органа и организма.

Изучение в течение 40 лет биоритмов десятков показателей функции, энергетики, биосинтеза, перераспределения кальция и золь-гель переходов в живой клетке привело нас к выводу об энергетической параметрической зависимости функциональной индукции восстановительных процессов, лежащих в основе лечебного эффекта [3,6]. Моделирование механизмов живой клетки позволило нам выявить и затем экспериментально подтвердить зависимость знака и величины ответных реакций клетки на лазерное воздействие от фаз ритмов их энергообеспечения [3]. На уровне ткани, органа и организма была показана возможность устранения десинхронозов и устойчивого восстановления параметров гомеостазиса без их раскачивания при условии перестройки ритмов микроциркуляции в месте патологии за счет синхронизации лазерного воздействия с ритмами центрального кровотока и с увеличением кровенаполнения ткани в зоне облучения. Без такой синхронизации сравнение разных параметров лазерной терапии было невозможно и невоспроизводимо не только для разных пациентов, но даже для одного и того же больного. Таким образом, первым необходимым условием объективного определения оптимальных параметров лазерной терапии является режим биоуправления.

За счет неравномерности пульса и дыхания при лазерной терапии в режиме биоуправления не возникают адаптация и негативные реакции. Благодаря нормализации спектра ритмов микроциркуляции исключается трофическая дискриминация одних клеточных элементов относительно других. Благодаря образованию тканевой памяти при многократном сочетании вдоха пациента с реакцией капиллярной сети на усиление лазерного воздействия во время курса терапии повышается стабильность лечебного эффекта.

В большинстве выпускаемых терапевтических лазеров используются фиксированные частоты с равным периодом следования импульсов. Однако все биоритмы на всех уровнях от субклеточного до организменного являются нелинейными негармоническими колебаниями с варьирующими периодами. Фундаментальные основы цитологии и физиологии указывают на зависимость ответных реакций от исходного состояния биосистем, фазном характере их реакций со снижением и повышением чувствительности, зависимости знака реакции от фаз биоритмов, от энергообеспечения ответных реакций. Воздействия с фиксированной частотой приходятся случайно на разные фазы биоритмов, поэтому фиксированные частоты лазерного воздействия не являются биологически и физиологически адекватными, а нужный однозначный эффект не гарантируется. Конструктивно использование фиксированных частот обусловлено удобством схемотехнических решений. Применение разных видов модуляции и других произвольных временных параметров лазерного воздействия в большинстве выпускаемых аппаратов также не соответствует особенностям временной организации биологических процессов на уровне клетки, ткани, органа и организма.

Каким же образом с учетом рассмотренных внутриклеточных механизмов можно определить оптимальные параметры лазерной терапии? Для оценки оптимальности параметров лазерной терапии нами кроме клинических показателей исследовались колебания микроструктур клетки, связанные с ритмами золь-гель переходов, активность супероксиддисмутазы (СОД) эритроцитов крови, спектр ритмов и уровень микроциркуляции крови (методами лазерной доплеровской флоуметрии и микроплетизмографии), вегетативный статус и отношение частоты пульса к частоте дыхания (ЧП/ЧД), клеточный иммунитет (по косвенным показателям дифференциальной термометрии), хроноструктура, фрактальная размерность, индексы Херста и Фишера различных биоритмов (табл.1). Золь-гель колебания, связанные с агрегацией-дезагрегацией различных микроструктур, ритмами функции, энергетики, биосинтеза и перераспределения кальция, исследовали методами количественной микроскопии в нейроне механорецептора рака и в живых клетках букального эпителия после лазерного облучения щеки человека или на столике микроскопа.


Критерии оптимальности
параметров лазерной терапии
Эффект лазерной терапии
0,5 мВт/см2
х
10 мин
1 мВт/см2
х
5 мин
5 мВт/см2
х
1 мин
Переход части геля в золь нет + ++
Активность СОД + + нет
Уровень микроциркуляции нет ++ +
Продукция Т-лимфоцитов нет ++ +
Нормализация ЧП/ЧД ++ + нет 
Нормализация уровня и ритмов
фрактальной размерности ЧП
++  нет 

Результаты этих исследований (табл. 1) показали повышение эффективности лазерной терапии при тех параметрах плотности мощности, длительности и площади одновременного облучения, при которых наблюдались: 1) наибольшее увеличение амплитуды колебаний микроструктур в клетке (увеличение разжижения в компартментах цитоплазмы), 2) нормализация активности СОД, 3) нормализация спектра ритмов микроциркуляции и увеличение ее уровня, 4) нормализация вегетативного статуса, 5) увеличение клеточного иммунитета, 6) восстановление хроноструктуры и фрактальной размерности ритмов R-R интервалов ЭКГ. Все эти показатели взаимно дополняют друг друга и позволяют оценить направленность реакций на клеточном, тканевом, органном и организменном уровнях. Нет необходимости в исследовании одновременно всех этих показателей не только при использовании лазерной терапии в режиме биоуправления в новых условиях (медицинских учреждениях), но и при каждом конкретном заболевании. Например, при разработке методики реабилитации больных, перенесших инфаркт миокарда, оказались оптимальными те параметры плотности мощности и длительности облучения зон, которые были определены при разработке лазерной терапии других внутренних органов. Однако наиболее информативным для данного конкретного заболевания оказались исследования для R-R интервалов околочасовых и околосуточного ритмов фрактальной размерности и индексов Херста и Фишера [6] и их уровней в ночное и дневное время суток. Они оказались намного более чувствительными для оценки эффективности лечения и прогноза течения заболевания, чем традиционные показатели суточного мониторирования ЭКГ.

Сравнение режима биоуправления с обычной лазерной терапией с использованием фиксированных частот тех же параметров показало, что терапевтический диапазон плотности мощности значительно шире в первом случае, т. е. в режиме биоуправления более слабые воздействия уже становятся эффективными, а более сильные еще не вызывают отрицательных реакций. При использовании же фиксированных частот главная проблема даже не в более узком терапевтическом диапазоне, а в его смещении в сторону более слабых, либо сильных воздействий в разное время суток, в разные дни и в значительном различии для разных пациентов. Вероятность не попасть в терапевтический диапазон при рекомендуемых параметрах становится достаточно большой. Математическое моделирование энергетической зависимости ритмов функциональной нагрузки и ритмов восстановительных процессов дает оценку около 30 % для отсутствия суммарного терапевтического эффекта и до 10 % для негативного эффекта. Эти данные соответствует опыту врачей, которые не скрывают факты отсутствия лечебного эффекта, либо возникновения побочных реакций у ряда больных, которым назначалась лазерная терапия строго по рекомендуемым параметрам.

Импульсный режим оказывается предпочтительнее воздействия с постоянной плотностью мощности, так как биосистемы реагируют на производную, а к постоянному уровню воздействия быстро адаптируются. При импульсном режиме больше тепловая диссипация энергии в клетке и температурные градиенты в участках поглощения акцепторами лазерного излучения соответствующих длин волн и, следовательно, больше переход геля в золь и снижение концентрации кальция в цитозоле. Однако импульсный режим с частотой больше 1 кГц воспринимается клеткой как постоянное воздействие. Наиболее быстрые интегральные реакции в нервных и мышечных клетках определяются передним фронтом потенциала действия, равном 1 мс. Различие эффектов разных частот воздействия меньше 1 кГц определяется различием средней плотности мощности. Длительность же импульсов лимитируется не скоростью биологических реакций, а фотохимическими процессами поглощения энергии лазерных фотонов. Использование нами в качестве несущей частоты 22,5кГц или ее гармоник обусловлено максимумом образования синглетного кислорода, влияющего на структуру воды и переход геля в золь.

Использование биосинхронизации и биоуправления оказалось полезным при различных видах физиотерапии, в том числе и при КВЧ-терапии с использованием макетного экземпляра аппарата «Порог-био». Использование режима биоуправления для хирургических лазеров и при фотодинамической терапии требует воздействия, наоборот, только в фазы уменьшения кровенаполнения ткани, т. е. в моменты уменьшения ее теплопроводности и теплоемкости. Режим биоуправления для этих применений позволяет уменьшить зоны тепловой денатурации и некроза окружающей здоровой ткани, снизить эффективную плотность мощности.

В настоящее время нами разрабатываются интерактивные компьютерные системы хронодиагностики и автоматической индивидуальной оптимизации режима биоуправляемой хронофизиотерапии. Необходимая оперативная хронодиагностика состояния и контроль реакций пациента нами проводится непосредственно во время сеанса лазерной терапии по хронобиологическим алгоритмам динамики отношения частоты пульса к частоте дыхания пациента и показателям дифференциальной термометрии. Для стандартизации условий лазерной терапии, учитывая различие вегетативного статуса пациента в разные дни и его внутрисуточные колебания, используется биотаймер с отсчетом времени не в секундах или мин, а по числу сердечных сокращений.

Литература

  1. Бриль Г. Е. Молекулярные аспекты биологического действия низкоинтенсивного лазерного излучения // Актуальные проблемы патологии. Саратов, из-во Саратовского ун-та, 2001. — С.124—136.
  2. Гапеев А. Б., Чемерис Н. К. Роль формы сигнала в рецепции слабых низкочастотных полей мембраносвязанными системами клетки. // Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине. II Междун. конгресс. Труды. С. — Петербург, 2000. С.8-12.
  3. Гринченко С. Н., Загускин С. Л. Механизмы живой клетки: алгоритмическая модель. М., Наука, 1989, — 232с.
  4. Девятков Н. Д, Голант М. Б., Бецкий О. В. Миллиметровые волны и их роль в процессах жизнедеятельности. — М.: Радио и связь. 1991. — 168с.
  5. Загускин С. Л. Гипотеза о возможной физической природе сигналов внутриклеточной и межклеточной синхронизации ритмов синтеза белка // Известия АН Сер. биолог. 2004. No 4. — С.389-394.
  6. Загускин С. Л., Загускина С. С. Лазерная и биоуправляемая квантовая терапия. М.: «Квантовая медицина», 2005. — 220с.
  7. Захаров С. Д., Минц Р. И., Скопинов С. А., Чудновский В. М. Структурная модель неспецифического биостимулирующего действия лазерного излучения: роль слабопоглощающих фоторецепторов и альтерации структурного состояния растворов биомолекул // Действие электромагнитного излучения на биологические объекты и лазерная медицина. Владивосток. ДВО АН СССР 1989. С.41-52.
  8. Кару Т. И. Фотобиология низкоинтенсивной лазерной терапии. / Итоги науки и техники, сер. физ. основы лазер. и пучков. технол. // ВИНИТИ. — 1989. — 4-С.44-84.
  9. Клебанов Г. И. Первичные и вторичные молекулярно-клеточные механизмы квантовой терапии оптического диапазона спектра.// Проблемы физической биомедицины. Саратов. 2003. — С.42-52.
  10. Леднев В. В. Биоэффекты слабых комбинированных, постоянных и переменных магнитных полей.// Биофизика, 1996, т.41, вып.1, С.224-232.
  11. Малов А. Н., Малов С. Н., Черный В. В. Физические основы лазерной терапии. Иркутск: ИФ ИЛФ СО РАН, 1997. — Препринт No 2. — 46с.
  12. Резункова О. П. Биофизический механизм воздействия миллиметровых излучений на биологические процессы. // Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине. III Междун. конгресс. Избранные труды. С. — Петербург, 2003. С.35-38.
  13. Liboff A. R. Geomagnetic ceclotron resonance in living system // J. Biol. Phys., 1985, 12. P. 99-102.
  14. Meech R. W. Calcium influx induced a post-tetanic hyper polarization in Aplysia neurones./Comp. Biochem. Physiol.1974. V48a, No 3. — P.387-395.
  15. Rasmussen H. Calcium ion a synergic and mercurial but minatory messenger. /Calcium biol. syst. Proc. 67-th Annu. Meet. Fed. Amer. Soc. Environ. Biol. — N. Y., London, 1985. — P.13-22.

Дополнительная информация об авторе